El término motor car, o simplemente car, se refiere a cualquier vehículo autopropulsado con más de dos ruedas y un compartimento cerrado para pasajeros, diseñado para ser conducido por un operador y utilizado en carreteras o calles. El término se utiliza de forma más específica para denotar cualquier vehículo de este tipo diseñado para transportar de dos a siete personas. Un sinónimo es automóvil (Grk. autos, "propio"; Lat., mobilis, "móvil"). Los vehículos más grandes diseñados para transportar más pasajeros se denominan buses, y los diseñados para transportar mercancías se denominan lorries. El término vehículo automotor incluye todos los anteriores, así como ciertos vehículos industriales y militares especializados.
Construcción de un Motor Car
Los componentes principales de un motor car son la planta motriz, la transmisión de potencia, el tren de rodaje y el sistema de control. Estos constituyen el chasis, sobre el cual se monta la carrocería.
La Planta Motriz
La planta motriz incluye el motor y su combustible, el carburador, los sistemas de encendido, lubricación y refrigeración, y el motor de arranque.
El Motor
La gran mayoría de los motor cars utilizan motores de pistón, pero desde principios de la década de 1970, un número significativo de vehículos con motor rotativo entró en uso. El motor de pistón de cuatro tiempos requiere cuatro carreras del pistón por ciclo. La primera carrera hacia abajo aspira la mezcla de gasolina. La primera carrera hacia arriba la comprime. La segunda carrera hacia abajo -la carrera de potencia- tras la combustión del combustible, proporciona la potencia, y la segunda carrera hacia arriba evacua los gases quemados. Las válvulas de admisión y escape en el cilindro controlan la admisión de combustible y la liberación de gases quemados. Al final de la carrera de potencia, la presión de los gases quemados en el cilindro es de 2,8 a 3,5 kg/cmEstos gases escapan con una violencia casi explosiva con la apertura repentina de la válvula de escape. Se precipitan a través de un colector de escape hacia un silenciador, una sección ampliada de tubería que contiene conductos en expansión y placas perforadas a través de las cuales los gases se expanden y se liberan a la atmósfera.
La disponibilidad continua de potencia y una mayor suavidad de funcionamiento del motor de cuatro tiempos se proporcionaron con el desarrollo del motor de cuatro cilindros, que suministra potencia desde uno u otro de los cilindros en cada carrera del ciclo. Se obtiene un mayor aumento de la potencia y la suavidad en motores de 6, 8, 12 y 16 cilindros, que se disponen en línea recta o en dos bancos ensamblados en forma de V.
A principios de la década de 1970, un fabricante de automóviles japonés comenzó a fabricar automóviles propulsados por el motor de combustión rotativa, o Wankel, inventado por el ingeniero alemán Felix Wankel a principios de la década de 1950. El motor Wankel, en el que el movimiento de combustión emplea rotores en lugar de pistones verticales, puede ser hasta un tercio más ligero que los motores de vehículos convencionales porque necesita menos bujías, anillos de pistón y piezas móviles.
Carburación
El aire se mezcla con el vapor de gasolina en el carburador. Para evitar que el aire y el carburador se enfríen demasiado para que la evaporación del combustible sea exitosa, el aire para el carburador suele tomarse de un punto cercano a una parte caliente del motor. Los carburadores modernos están equipados con una cámara de alimentación por flotador y una cámara de mezcla o pulverización. La primera es un receptáculo en el que se mantiene un pequeño suministro de gasolina a un nivel constante. La gasolina en la mayoría de las marcas de automóviles se bombea del tanque principal a esta cámara, el flotador sube a medida que entra la gasolina hasta que se alcanza el nivel deseado, momento en el que la entrada se cierra. El carburador está equipado con dispositivos como bombas de aceleración y válvulas economizadoras, que controlan automáticamente la relación de mezcla para un funcionamiento eficiente en condiciones variables. La conducción en carretera nivelada a velocidad constante requiere una menor proporción de gasolina a aire que la necesaria para subir colinas, para acelerar o para arrancar el motor en clima frío. Cuando se necesita una mezcla extremadamente rica en gasolina, una válvula conocida como estrangulador reduce drásticamente la entrada de aire, permitiendo que grandes cantidades de combustible no vaporizado entren en el cilindro.
Encendido
La mezcla de aire y vapor de gasolina que se entrega al cilindro desde el carburador se comprime por la primera carrera hacia arriba del pistón. Esto calienta el gas, y la mayor temperatura y presión favorecen la ignición fácil y la rápida combustión. La siguiente operación es la de encender la carga haciendo que una chispa salte la brecha entre los electrodos de una bujía, que sobresale a través de las paredes del cilindro. Un electrodo está aislado por porcelana o mica; el otro está conectado a tierra a través del metal de la bujía, y ambos forman parte del circuito secundario de un sistema de inducción. El principal tipo de encendido de alta tensión que se utiliza actualmente es el sistema de batería y bobina. La corriente de la batería fluye a través de la bobina de baja tensión y magnetiza el núcleo de hierro. Cuando este circuito se abre en los puntos del distribuidor mediante la leva del interruptor, se produce una corriente transitoria de alta frecuencia en la bobina primaria con la ayuda del condensador. Esto induce una corriente transitoria, de alta frecuencia y alto voltaje en el devanado secundario. Esta alta tensión secundaria es necesaria para que la chispa salte la brecha en la bujía. La chispa se dirige al cilindro adecuado mediante el distribuidor, que conecta la bobina secundaria a las bujías de los distintos cilindros en su secuencia de encendido adecuada. La leva del interruptor y el distribuidor se accionan desde el mismo eje, siendo el número de puntos de ruptura en la leva del interruptor el mismo que el número de cilindros.
Equipamiento Eléctrico
El equipamiento eléctrico controla el arranque del motor, su sistema de encendido y la iluminación del coche. Consiste en la batería de almacenamiento, un generador para cargarla cuando el motor está en marcha, un motor para arrancar el motor y el cableado necesario. La electricidad también acciona varios dispositivos automáticos y accesorios, como limpiaparabrisas, señales direccionales, calefacción y aire acondicionado, encendedores de cigarrillos, ventanas eléctricas y equipos de audio.
Lubricación
En el sistema de alimentación forzada, una bomba fuerza el aceite a los cojinetes principales del cigüeñal y luego a través de orificios perforados en las muñequillas del cigüeñal. En el sistema de alimentación total, el aceite también se fuerza a la biela y luego hacia las paredes del cilindro en el pasador del pistón.
Refrigeración
En el momento de la explosión, la temperatura dentro del cilindro es mucho más alta que el punto de fusión del hierro fundido. Dado que las explosiones se producen hasta 000 veces por minuto en cada cilindro, el cilindro pronto se calentaría tanto que el pistón, por expansión, se "congelaría" en el cilindro. Por lo tanto, los cilindros están provistos de camisas, a través de las cuales circula rápidamente el agua mediante una pequeña bomba accionada por un engranaje en el cigüeñal o el árbol de levas. Durante el clima frío, el agua generalmente se mezcla con un anticongelante adecuado, como alcohol, alcohol de madera o etilenglicol. Para evitar que el agua hierva, un radiador forma parte del sistema de refrigeración del motor. Los radiadores varían en forma y estilo. Todos tienen la misma función, sin embargo, de permitir que el agua pase a través de tuberías con una gran superficie, cuya superficie exterior puede enfriarse por la atmósfera. En la refrigeración por aire de los cilindros del motor, se utilizan diversos medios para dar al calor una salida y llevarlo fuera mediante una corriente de aire forzada.
El Motor de Arranque
A diferencia del motor de vapor, el motor de gasolina normalmente debe ponerse en movimiento antes de que se produzca una explosión y se pueda desarrollar potencia; además, no puede desarrollar mucha potencia a bajas velocidades. Estas dificultades se han superado mediante el uso de engranajes y embragues, que permiten que el motor viaje a una velocidad más alta que la de las ruedas y que funcione cuando el vehículo está parado. La facilidad de arranque y la estabilidad de funcionamiento se consiguen en el grado más alto en un motor multicilíndrico. Un motor de arranque eléctrico, que recibe su corriente de la batería de almacenamiento, hace girar el cigüeñal, iniciando así el motor de gasolina. El motor de arranque es de un tipo especial que funciona bajo una fuerte sobrecarga, produciendo una alta potencia durante períodos muy cortos. En los automóviles modernos, el motor de arranque se acciona automáticamente cuando se cierra el interruptor de encendido.
La Transmisión de Potencia
La potencia del motor se entrega primero al volante de inercia y luego al embrague. Desde el embrague, que es el medio para acoplar el motor con las unidades de transmisión de potencia, la potencia fluye a través de la transmisión y se entrega a los engranajes de transmisión del eje trasero, o diferencial, mediante el eje de transmisión y las juntas homocinéticas. El diferencial entrega la potencia a cada una de las ruedas traseras a través de los ejes de transmisión del eje trasero.
El Embrague
En todos los coches se encuentra algún tipo de embrague. El embrague puede accionarse mediante un pedal de pie, o puede ser automático o semiautomático. El embrague de fricción y el acoplamiento fluido son las dos variedades básicas. El embrague de fricción, que depende del contacto sólido entre el motor y la transmisión, consta de: la cara trasera del volante de inercia; la placa motriz, montada para girar con el volante de inercia; y la placa conducida, entre las otras dos. Cuando el embrague está engranado, la placa motriz presiona la placa conducida contra la cara trasera del volante de inercia. La potencia del motor se entrega entonces a través de las superficies de contacto a la transmisión mediante un eje estriado (con chaveta). El acoplamiento fluido puede utilizarse con o sin el embrague de fricción. Cuando es el único medio para acoplar el motor a la transmisión, la potencia se entrega exclusivamente a través de un medio oleoso sin ningún contacto de partes sólidas. En este tipo, conocido como transmisión fluida, un disco de paletas accionado por el motor, conocido como volante de inercia fluido, agita el aceite con suficiente fuerza para hacer girar un segundo disco que está conectado a la transmisión. Como la rotación del segundo disco depende directamente de la cantidad de potencia del motor entregada, el principal resultado del acoplamiento fluido es una acción de embrague automática, que simplifica en gran medida los requisitos para el cambio de marchas.
Transmisiones Manuales y Automáticas
La transmisión es un mecanismo que cambia las relaciones de velocidad y potencia entre el motor y las ruedas motrices. Actualmente se utilizan tres tipos generales de transmisión: sistemas convencionales o de engranajes deslizantes, Hydra-Matic y de convertidor de par. La transmisión convencional proporciona tres o cuatro velocidades de avance y una velocidad de retroceso. Consiste en dos ejes, cada uno con engranajes de diferentes diámetros. Un eje impulsa al otro a una velocidad preseleccionada engranando el conjunto de engranajes adecuado. Para la velocidad de retroceso, se necesita un engranaje adicional, conocido como engranaje loco, para hacer girar el eje conducido en dirección opuesta a la rotación normal. En la marcha alta, los dos ejes suelen girar a la misma velocidad. En las marchas baja, segunda y de retroceso, el eje conducido gira más lentamente que el eje de accionamiento. Cuando un par de engranajes permite que el eje conducido gire más rápidamente que el eje de accionamiento, se dice que la transmisión tiene sobremarcha. La sobremarcha está diseñada para aumentar la velocidad de un automóvil sin exigir al motor más allá de lo que se considera su límite de funcionamiento normal.
El tipo de transmisión Hydra-Matic combina el embrague automático que proporciona el acoplamiento fluido con una transmisión semiautomática. Un gobernador mecánico, controlado por la presión ejercida sobre el pedal del acelerador, regula la selección de marchas a través de un sistema de válvulas de cambio controladas hidráulicamente. La transmisión Hydra-Matic proporciona varias marchas de avance.
El tipo de transmisión de convertidor de par proporciona un número ilimitado de relaciones de transmisión sin cambiar de marcha. El convertidor de par es un mecanismo hidráulico que utiliza la potencia del motor para accionar una bomba, que impulsa corrientes de aceite contra las palas de una turbina. La turbina está conectada al eje de transmisión y hace que gire. Tanto los sistemas Hydra-Matic como los de convertidor de par se controlan mediante una palanca selectora en la columna de dirección, que también proporciona para marcha atrás y a veces para marchas bajas de emergencia.
El Tren de Rodaje
El tren de rodaje del coche incluye el sistema de suspensión de las ruedas, los estabilizadores y las ruedas y neumáticos. El bastidor del coche puede considerarse el miembro integrador del tren de rodaje. Se une al eje trasero y a las ruedas delanteras mediante muelles. Estos muelles, junto con los ejes, los brazos de control y soporte, y los amortiguadores, constituyen el sistema de suspensión de las ruedas. En los automóviles modernos, las ruedas delanteras están suspendidas de forma independiente del bastidor de manera que permiten que cualquiera de las ruedas cambie su plano sin afectar apreciablemente a la otra. Este tipo de suspensión de las ruedas delanteras se conoce popularmente como suspensión de acción de rodilla. Los estabilizadores consisten en barras de acero de muelle, conectadas entre los brazos de los amortiguadores mediante palancas, para disminuir el balanceo de la carrocería y mejorar la capacidad de dirección.
El Sistema de Control
La dirección se controla mediante un volante, montado en una columna inclinada y unido a un tubo de dirección dentro de la columna. El otro extremo del tubo está conectado a la caja de dirección, que está diseñada para proporcionar la máxima facilidad de funcionamiento. La dirección asistida, adaptada para los coches de pasajeros a principios de la década de 1950, es generalmente un mecanismo hidráulico que se utiliza como amplificador para reducir el esfuerzo de la dirección. Un coche tiene dos juegos de frenos: el freno de mano o de emergencia y el freno de pie. El freno de mano generalmente opera solo en las ruedas traseras, pero puede operar en el eje de transmisión. El freno de pie en los coches modernos es siempre del tipo de cuatro ruedas, operando en todas las ruedas. Los frenos hidráulicos en los coches y los frenos de vacío hidráulico, de aire o de potencia en los camiones aplican la fuerza de frenado a las ruedas con mucho menos esfuerzo en el pedal del freno que el que se requiere con los frenos mecánicos ordinarios. Los frenos de rueda son generalmente del tipo de expansión interna, en el que una banda convexa de material se fuerza contra un tambor de freno de acero cóncavo.
Nuevos Desarrollos
La escasez de petróleo y el aumento de los precios del combustible durante la década de 1970 animaron a los ingenieros de automóviles a desarrollar nuevas tecnologías para mejorar la economía de combustible de los motores de gasolina existentes y a acelerar el trabajo en motores alternativos. Los motores grandes de gasolina V-8 se volvieron menos comunes a partir de principios de la década de 1980, siendo reemplazados por motores V de 6, 5, 4 y 3 cilindros, utilizando microprocesadores para un mejor control de la mezcla de combustible y aire y, por lo tanto, una mejor economía de combustible. A principios de la década de 1980, comenzó la investigación y el desarrollo de transmisiones automáticas controladas electrónicamente para una máxima eficiencia y con relaciones de transmisión infinitamente variables. Al mismo tiempo, los velocímetros digitales, los dispositivos de información de viaje y los dispositivos electrónicos para avisar a los propietarios sobre el mantenimiento y otras tareas aparecían en un número cada vez mayor de coches.
Motores
Entre las alternativas a los motores de gasolina, los motores diesel y eléctricos parecían los más prometedores. El motor de turbina siguió estando lastrado por los altos costes de fabricación y otros problemas; los obstáculos técnicos permanecieron para el motor Stirling revivido; el motor de vapor, que fue objeto de experimentación en los coches de pasajeros durante las décadas de 1960 y 1970, demostró ser poco práctico; y el motor rotativo Wankel, inherentemente menos eficiente en términos de combustible, siguió siendo una planta motriz de alto rendimiento y baja producción.
Los motores diesel V-8 aparecieron a finales de la década de 1970 en los coches fabricados por el fabricante estadounidense General Motors, y los diesels V-6, V-5 y V-4 se utilizaron cada vez más a principios de la década de 1980 debido a la superior economía de combustible del motor, que es hasta un 25% mejor que la de un motor de gasolina comparable. La preocupación de que los gases de escape de los motores diésel puedan contener carcinógenos sigue retardando el desarrollo de los motores diésel. La llegada de los diésel turboalimentados superó un problema inherente del motor: la lenta aceleración.
Coches Eléctricos
Los importantes avances en la tecnología de las baterías han dado lugar a coches eléctricos capaces de alcanzar velocidades de hasta 80 km/h y una autonomía de 160 km o más. Estos coches podrían popularizarse porque se pueden recargar por la noche cuando la demanda de energía de las centrales eléctricas es baja. El uso masivo de vehículos eléctricos reduciría la demanda de petróleo crudo.
Mediante el uso de acero ligero, aluminio, plásticos y magnesio, los fabricantes de automóviles redujeron drásticamente el tamaño y el peso de sus modelos a finales de la década de 1970 y principios de la década de 1980 en un esfuerzo por mejorar la eficiencia del combustible. La tecnología de tracción delantera, que permite más espacio para pasajeros y carga en los coches más pequeños, ha sido adoptada por los fabricantes de automóviles de todo el entorno, sustituyendo la disposición de tracción trasera que se utilizaba comúnmente desde los primeros días de la industria del motor.
Si quieres conocer otros artículos parecidos a Motor car: una mirada profunda al entorno automotriz puedes visitar la categoría Motor.